基于igbt的水冷功率單元的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種基于IGBT的水冷功率單元，包括功率單元框架，水冷散熱器固定于功率單元框架內(nèi)空間的上部，IGBT模塊組件安設(shè)在水冷散熱器的外側(cè)，放電電阻固定于功率單元框架的右下方，熱敏電阻安設(shè)在水冷散熱器上，支撐電容陣列固定于功率單元框架內(nèi)空間的下部，疊層母排固定于IGBT模塊組件和支撐電容陣列的外側(cè)，IGBT驅(qū)動板固定于功率單元框架的背面外側(cè)的上部，IGBT驅(qū)動板與IGBT模塊組件固定連接且電連接，IGBT驅(qū)動板、IGBT模塊組件、支撐電容陣列、放電電阻和熱敏電阻通過疊層母排連成電路回路。本實用新型功率等級高，功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝拆卸方便，成本低，提高流水線生產(chǎn)效率。
【專利說明】基于IGBT的水冷功率單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及變流器領(lǐng)域，尤其是指一種基于IGBT的水冷功率單元。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源越來越受到重視，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也隨之迅猛發(fā)展。風(fēng)電變流器是風(fēng)電技術(shù)的關(guān)鍵器件，而功率單元又是風(fēng)電變流器的核心部件。它通過控制功率元件的開通和關(guān)斷，來改變輸入電壓的特性，起到整流和逆變的作用。
[0003]功率單元是風(fēng)電變流器的核心組成部分，目前普遍選用IGBT絕緣柵雙極晶體管作為功率單元逆變-整流電路的主開關(guān)元件。IGBT是一種新型復(fù)合電壓控制電力電子器件，具有輸入阻抗大、響應(yīng)速度快、驅(qū)動功率小、開關(guān)損耗小、通態(tài)壓降低和工作頻率高等優(yōu)點，廣泛地應(yīng)用于風(fēng)電變流器中。
[0004]目前大部分廠家的變流器功率單元沒有采用模塊化的設(shè)計理念，存在功率密度低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱效果差，安裝和維護(hù)不便，流水線生產(chǎn)效率不高等問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]為了解決現(xiàn)有變流器功率單元功率密度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、散熱效果差、安裝和維護(hù)不便的問題，本實用新型提出了一種基于IGBT的水冷功率單元，功率等級高，功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝拆卸方便，成本低，提高流水線生產(chǎn)效率。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于IGBT的水冷功率單元，包括功率單元框架和安裝于功率單元框架內(nèi)的IGBT模塊組件、水冷散熱器、支撐電容陣列、放電電阻、熱敏電阻、疊層母排和IGBT驅(qū)動板，所述的功率單元框架為上端開口的長方體，所述的水冷散熱器固定于功率單元框架內(nèi)空間的上部，所述的IGBT模塊組件安設(shè)在水冷散熱器的外偵牝所述的放電電阻固定于功率單元框架的右下方，所述的熱敏電阻安設(shè)在水冷散熱器上，所述的支撐電容陣列固定于功率單元框架內(nèi)空間的下部，所述的疊層母排固定于IGBT模塊組件和支撐電容陣列的外側(cè)，所述的IGBT驅(qū)動板固定于功率單元框架的背面外側(cè)的上部，IGBT驅(qū)動板與IGBT模塊組件固定連接且電連接，IGBT驅(qū)動板、IGBT模塊組件、支撐電容陣列、放電電阻和熱敏電阻通過疊層母排連成電路回路。
[0007]IGBT模塊組件、支撐電容陣列和放電電阻通過疊層母排相互并聯(lián)，放電電阻用以在功率單元停止工作時對支撐電容陣列進(jìn)行放電，保證操作人員檢修功率單元時的安全。IGBT驅(qū)動板接收外部的PWM信號并轉(zhuǎn)換成控制信號發(fā)送給IGBT模塊組件以控制其開斷，IGBT驅(qū)動板對IGBT模塊組件具有短路保護(hù)和欠壓封鎖功能；IGBT驅(qū)動板可通過檢測IGBT集電極和發(fā)射極的電流，當(dāng)電流超過設(shè)定值時，IGBT驅(qū)動板切斷電路形成短路保護(hù)，從而保護(hù)IGBT不會內(nèi)部短路；IGBT驅(qū)動板通過檢測其內(nèi)部功率放大電路的電壓，當(dāng)電壓小于設(shè)定值時，IGBT驅(qū)動板封鎖控制信號向IGBT門極的傳輸，從而形成欠壓封鎖，以此降低IGBT的故障風(fēng)險。水冷功率單元通過液體進(jìn)行散熱，液體流經(jīng)水冷散熱器帶走熱量。熱敏電阻用以測量IGBT模塊組件的溫度。
[0008]作為優(yōu)選，還包括銅排，所述的銅排固定于IGBT模塊組件的外側(cè)，所述的IGBT模塊組件包括若干個IGBT模塊，所述的若干個IGBT模塊通過銅排串聯(lián)。
[0009]作為優(yōu)選，所述的支撐電容陣列包括若干個支撐電容，所述的若干個支撐電容通過疊層母排并聯(lián)。
[0010]作為優(yōu)選，所述的IGBT模塊組件和散熱器粘接有導(dǎo)熱硅膠。IGBT模塊組件底部涂抹上導(dǎo)熱硅膠后采用螺紋連接固定在散熱器上。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述的疊層母排為“凸”字形，所述疊層母排右端為彎折設(shè)置的疊層母排正負(fù)極，所述的疊層母排正負(fù)極固定在功率單元框架的右側(cè)。
[0012]作為優(yōu)選，所述IGBT驅(qū)動板的外側(cè)固定有絕緣板。
[0013]本實用新型的有益效果是:功率等級高，功率密度高，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝拆卸方便，成本低，提高流水線生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1的正視圖；
[0016]圖3是圖2的后視圖。
[0017]圖中，1-功率單元框架，2-水冷散熱器，3-1GBT模塊組件，4-1GBT驅(qū)動板，5-支撐電容陣列，6-疊層母排，7-銅排，8-放電電阻，9-熱敏電阻，10-疊層母排正負(fù)極。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0019]如圖1、圖2和圖3所示，一種基于IGBT的水冷功率單元，包括功率單元框架1、水冷散熱器2、IGBT模塊組件3、IGBT驅(qū)動板4、支撐電容陣列5、疊層母排6、銅排7、放電電阻8、熱敏電阻9和絕緣板。功率單元框架1為上端開口的長方體，水冷散熱器2、IGBT模塊組件3、IGBT驅(qū)動板4、支撐電容陣列5均放置在功率單元框架1內(nèi)空間中。
[0020]水冷散熱器2通過螺紋連接固定于功率單元框架1內(nèi)空間的左上方，熱敏電阻9安設(shè)在水冷散熱器2上。
[0021]IGBT模塊組件3底部涂抹上導(dǎo)熱硅膠后通過螺紋連接固定于水冷散熱器2的外偵牝IGBT模塊組件3包括兩個IGBT模塊，每個IGBT模塊內(nèi)部封裝兩個IGBT，IGBT通過螺紋固定于IGBT模塊組件3外側(cè)的銅排7串聯(lián)成全橋電路。
[0022]支撐電容陣列5包括六個支撐電容，整齊排列并固定安裝于功率單元框架1內(nèi)空間的下方。支撐電容陣列5的支撐電容之間通過疊層母排6并聯(lián)。
[0023]疊層母排6固定于IGBT模塊組件3和支撐電容陣列5的外側(cè)。疊層母排6為“凸”字形，“凸”字形凸出的上部緊貼在IGBT模塊組件3的外側(cè)，“凸”字形的下部緊貼在支撐電容陣列5的外側(cè)；疊層母排6右端為彎折設(shè)置的疊層母排正負(fù)極10，疊層母排正負(fù)極10固定在功率單元框架1的頂部。
[0024]放電電阻8固定于功率單元框架1的右下方，通過接線與疊層母排正負(fù)極10相連接。
[0025]IGBT驅(qū)動板4固定于功率單元框架1背面外側(cè)的上部，IGBT驅(qū)動板4與IGBT模塊組件3固定連接且電連接。IGBT驅(qū)動板4不僅可以控制IGBT門極的開斷，而且可以起到部分電路保護(hù)作用，IGBT驅(qū)動板4的上方安裝絕緣板，可以起保護(hù)作用。
[0026]IGBT模塊組件3、支撐電容陣列5、熱敏電阻9和放電電阻8通過疊層母排6相互并聯(lián)，放電電阻8用以在功率單元停止工作時對支撐電容陣列5進(jìn)行放電，保證操作人員檢修功率單元時的安全。水冷功率單元通過液體進(jìn)行散熱，液體流經(jīng)水冷散熱器帶走熱量，熱敏電阻9用以測量IGBT模塊組件的溫度。
[0027]IGBT驅(qū)動板4接收外部的PWM信號并轉(zhuǎn)換成控制信號發(fā)送給IGBT模塊組件3以控制其開斷，IGBT驅(qū)動板4對IGBT模塊組件3具有短路保護(hù)和欠壓封鎖功能；IGBT驅(qū)動板4可通過檢測IGBT集電極和發(fā)射極的電流，當(dāng)電流超過設(shè)定值時，IGBT驅(qū)動板4切斷電路形成短路保護(hù)，從而保護(hù)IGBT不會內(nèi)部短路；IGBT驅(qū)動板4通過檢測其內(nèi)部功率放大電路的電壓，當(dāng)電壓小于設(shè)定值時，IGBT驅(qū)動板4封鎖控制信號向IGBT門極的傳輸，從而形成欠壓封鎖，以此降低IGBT的故障風(fēng)險。
[0028]以上實施例僅為說明本實用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:包括功率單元框架和安裝于功率單元框架內(nèi)的IGBT模塊組件、水冷散熱器、支撐電容陣列、放電電阻、熱敏電阻、疊層母排和IGBT驅(qū)動板，所述的功率單元框架為上端開口的長方體，所述的水冷散熱器固定于功率單元框架內(nèi)空間的上部，所述的IGBT模塊組件安設(shè)在水冷散熱器的外側(cè)，所述的放電電阻固定于功率單元框架的右下方，所述的熱敏電阻安設(shè)在水冷散熱器上，所述的支撐電容陣列固定于功率單元框架內(nèi)空間的下部，所述的疊層母排固定于IGBT模塊組件和支撐電容陣列的外側(cè)，所述的IGBT驅(qū)動板固定于功率單元框架的背面外側(cè)的上部，IGBT驅(qū)動板與IGBT模塊組件固定連接且電連接，IGBT驅(qū)動板、IGBT模塊組件、支撐電容陣列、放電電阻和熱敏電阻通過疊層母排連成電路回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:還包括銅排，所述的銅排固定于IGBT模塊組件的外側(cè)，所述的IGBT模塊組件包括若干個IGBT模塊，所述的若干個IGBT模塊通過銅排串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:所述的支撐電容陣列包括若干個支撐電容，所述的若干個支撐電容通過疊層母排并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:所述的IGBT模塊組件和散熱器粘接有導(dǎo)熱硅膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:所述的疊層母排為“凸”字形，所述疊層母排右端為彎折設(shè)置的疊層母排正負(fù)極，所述的疊層母排正負(fù)極固定在功率單元框架的右側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于IGBT的水冷功率單元，其特征在于:所述IGBT驅(qū)動板的外側(cè)固定有絕緣板。
【文檔編號】H05K7/20GK204145263SQ201420540220
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】陳琦, 蔣侃, 石順風(fēng), 董巖, 崔杰, 呂敏健 申請人:浙江日風(fēng)電氣有限公司